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本篇消防論文探索在消防工程專業教育中開展火災過程虛擬仿真實驗,火災的發生發展過程與控制技術是消防工程專業關鍵的教育和研究內容,建立火災過程的教學實驗平臺,開展火災過程實驗非常必要。由于火災過程的實體實驗成本高、危險性大,在教學實驗中逐漸被成本低、安全性高、可操作性強的虛擬仿真實驗所替代。為了完善消防工程專業教育知識結構、加深學生對火災發生發展規律的認知、培養學生自主性和創新性以及促進消防工程專業科學研究的發展,建立和開發火災虛擬仿真實驗教學體系,已成為各高校消防工程專業人才培養教育體系建設中的重要工作內容。
《消防科學與技術》是由中華人民共和國公安部主管、中國消防協會主辦、公開出版發行的學術性會刊,由國內外知名專家、學者和院士擔任編委,1982年創刊,經歷了二十多年的風雨歷程。 《消防科學與技術》為月刊、大16開、每期16萬字,并以大信息量、大發行量和高技術含量享譽國內外消防界。
一、消防工程專業教育的發展歷史和現狀
消防工程是一門探索火災發生發展規律、研究火災預防與控制理論和技術的綜合性交叉學科。消防工程作為一門學科成為高等教育[1]。中國人民武裝警察部隊學院成立消防工程系,開始培養消防工程專業人才,標志著我國消防工程專業學歷教育的正式開始[2]。到目前為止,已有中南大學、中國礦業大學、西南交通大學等15所院校開設了消防工程專業。另外,還有不少高校基于自身特色,也建立了消防工程方向專業人才的培養計劃。隨著我國消防工程專業教育的建設發展,我國消防工程專業人才培養已進入了穩定的發展階段。
二、消防工程專業實驗課程體系現狀
在各校的消防工程專業教學培養計劃中,專業基礎課多是以與火災科學和消防工程相關的課程為主,并根據各自學校的傳統專業特點增加若干門課程;而專業課的設置在常規的基本課程基礎上,則更多地體現了各學校的行業學科優勢。
實驗教學是人才培養過程中常用的教學手段之一。消防工程專業的實驗體系建設應與課程體系建設配套進行,并注重實驗內容基礎性與創新性的結合。目前,我國開設消防工程專業及相關方向的高校中,大部分學校已逐步探索出了符合各自辦學特色的實驗教學體系,但仍在一定程度上存在著不足,不利于消防工程專業學歷教育的發展[3],如實驗多以基礎課程實驗為主,綜合性實驗較少;專業實驗室中認知性實驗設備和儀器占絕大多數,缺少火災過程實驗和消防技術測試設備等。
三、火災過程虛擬仿真實驗
火災實驗是火災科學研究和消防工程教學的重要內容,是探索火災發生發展規律最直觀的方法,也是檢驗火災數值模擬程序適用性的最終手段。消防工程是一門與實際應用結合非常緊密的學科,專業人才應對火災的發生、發展和控制機理非常熟悉。因此,結合理論教學的實驗教學便顯得尤為重要。
按實驗條件的不同,火災實驗可分為實體實驗和虛擬實驗。對于消防工程專業教學中所涉及的火災過程,從經濟性和安全性方面考慮,實體實驗的可行度不高。隨著計算機運算能力和虛擬仿真技術的發展,火災過程虛擬仿真的出現可彌補目前難以開展真實實驗的不足。火災過程虛擬仿真實驗是指借助計算機,采用火災過程數值模擬的程序,將火災的燃燒、流動、傳熱過程以及火災與建筑、人群、環境的相互作用以虛擬現實的方式呈現在人們面前[4,5]。
火災過程虛擬仿真實驗相較于傳統火災實體實驗有著較強的先進性。在消防工程專業教育中具有很強的可操作性、安全性與實用性。建立火災過程虛擬仿真實驗平臺對消防工程專業的建設具有重要意義:
(1)可讓學生更真切、理性的認識和了解火災的發生發展規律以及人員疏散逃生過程,加深對建筑消防系統和火災控制策略的理解;(2)提高學生在學習、研究、工作中的創新意識,同時能夠提高學生專業技能,有利于學生就業和進一步深造。(3)實驗平臺同時也是科學研究的重要資源平臺,在不開展教學實驗的時段,可投用于本專業的科研活動,提高資源利用效率,促進消防工程專業科學研究的發展。